四川盆地五峰—龍馬溪組黑色頁(yè)巖有機(jī)巖石學(xué)特征研究

劉思逸，高 平，肖賢明，劉若冰，秦 婧，袁 桃，王 旭

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083； 2.中國(guó)石化勘探分公司，四川 成都 610041；3.國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，北京 100037)

0 引 言

四川盆地上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)五峰—龍馬溪組發(fā)育了一套富含筆石的黑色頁(yè)巖，是我國(guó)頁(yè)巖氣勘探與開發(fā)的主要目的層[1-5]。黑色頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)的賦存與類型不僅決定了生烴的總量，也與頁(yè)巖孔隙度、孔隙結(jié)構(gòu)演化和含氣性密切相關(guān)[3, 6-10]。頁(yè)巖氣勘探實(shí)踐表明，五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中發(fā)育有大量的有機(jī)質(zhì)孔，可以為頁(yè)巖氣商業(yè)開采提供最重要的支撐[2, 9]。然而不同類型有機(jī)質(zhì)中孔隙發(fā)育的情況存在較大差異[8, 11-12]，因此研究五峰—龍馬溪組黑色頁(yè)巖中不同的有機(jī)質(zhì)組成對(duì)頁(yè)巖孔隙演化與含氣性評(píng)價(jià)十分重要。

有機(jī)巖石學(xué)觀察是直觀認(rèn)識(shí)頁(yè)巖中復(fù)雜有機(jī)質(zhì)組成最直接且重要的手段[7, 12-18]。但是，五峰—龍馬溪組頁(yè)巖經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的熱演化歷史，目前處于高-過(guò)成熟熱演化階段，原始的有機(jī)母質(zhì)已經(jīng)遭受了強(qiáng)烈的熱降解作用，一些顯微組分已經(jīng)很難識(shí)別出來(lái)[13, 15, 19]。盡管目前已有不少學(xué)者對(duì)五峰—龍馬溪組頁(yè)巖進(jìn)行了有機(jī)巖石學(xué)研究，并提出顯微組分劃分方案，但是尚無(wú)統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，命名也十分混亂[11-12, 15-16, 20]。因此，本文通過(guò)對(duì)四川盆地五峰—龍馬溪組頁(yè)巖的顯微組分進(jìn)行觀察與識(shí)別，總結(jié)每一類顯微組分的顯微特征，進(jìn)而判斷其有機(jī)質(zhì)類型，為四川盆地五峰—龍馬溪組頁(yè)巖氣的勘探與開發(fā)提供一定的科學(xué)指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地位于揚(yáng)子地臺(tái)西北緣，面積約19×104km2。早奧陶世晚期—志留紀(jì)，受板塊匯聚作用的影響，四川盆地處于擠壓應(yīng)力環(huán)境，屬于克拉通內(nèi)擠壓坳陷盆地，克拉通邊緣普遍擠壓隆升，形成川中古隆起、黔中古隆起和江南古隆起，四川盆地演化為受隆起分隔圍限的盆地格局，并逐漸由早中奧陶世時(shí)期的淺水廣闊海轉(zhuǎn)變?yōu)橥韸W陶世的局限海環(huán)境[2]。受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和海侵作用的影響，上奧陶統(tǒng)五峰組和下志留統(tǒng)龍馬溪組沉積了一套較穩(wěn)定的黑色頁(yè)巖，厚度為30～120 m，主要分布在深水陸棚相中[1-2]。五峰—龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段(TOC>2%)一般發(fā)育于五峰組和龍馬溪組底部[1]。

圖1 四川盆地晚奧陶世—早志留世古地理格局與取樣位置(據(jù)文獻(xiàn)[2]修改)Fig.1 Palaeogeographic map of the Late Ordovician-Early Silurian Sichuan Basin and sampling locations (modified from reference [2])

2 樣品與實(shí)驗(yàn)方法

本次研究共采集四川盆地三口鉆井(PS1井、DY5井和JY4井)中五峰—龍馬溪組頁(yè)巖樣品16個(gè)(圖1)，樣品的具體信息見(jiàn)表1。將所有頁(yè)巖樣品切割成兩部分，分別用于全巖光片制備和有機(jī)地球化學(xué)測(cè)試。

2.1 有機(jī)巖石學(xué)觀察

首先，將所有樣品均垂直于層面進(jìn)行切割，并置入環(huán)氧樹脂冷凝固化，再進(jìn)行研磨和拋光，樣品制備在中國(guó)石油大學(xué)(北京)進(jìn)行；其次，在Zeiss Axio Scope A1顯微鏡反射光油浸50倍物鏡下進(jìn)行顯微組分觀察，并對(duì)不同顯微組分進(jìn)行觀察和識(shí)別；最后，每個(gè)樣品隨機(jī)采集20張有機(jī)巖石學(xué)圖片，并利用Image-Pro Plus圖像分析軟件計(jì)算各類顯微組分的面孔率，并統(tǒng)計(jì)不同顯微組分的相對(duì)含量占比。

瀝青隨機(jī)反射率測(cè)定采用CRAIC 20/20 PVtm全光譜顯微分光光度計(jì)進(jìn)行。隨機(jī)反射率在油浸單偏反射光條件下進(jìn)行，采用50倍物鏡進(jìn)行觀察和測(cè)量，反射率值通過(guò)光學(xué)黑(0)和立方氧化鋯石(Cubic-Zirkonia)標(biāo)樣(3.12%)來(lái)進(jìn)行校正，樣品的測(cè)量點(diǎn)數(shù)大部分為20～50個(gè)，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。有機(jī)巖石學(xué)實(shí)驗(yàn)均在國(guó)家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心完成。

2.2 有機(jī)地球化學(xué)測(cè)試

首先，所有頁(yè)巖樣品在瑪瑙研缽中粉碎至200目；其次，將粉末樣品進(jìn)行稀鹽酸處理，去除其中的碳酸鹽組分，獲得不含碳酸鹽礦物的殘余物；最后，將殘余物在LECO CS230碳硫分析儀和Finnigan MAT 253同位素質(zhì)譜儀進(jìn)行分析測(cè)試，獲得頁(yè)巖樣品的總有機(jī)碳含量(TOC)和有機(jī)質(zhì)碳同位素組成(δ13Corg)，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

3 有機(jī)巖石學(xué)顯微特征

3.1 顯微組分分類

奧陶紀(jì)—志留紀(jì)時(shí)期，地球上陸生植物尚未廣泛發(fā)育，因此五峰—龍馬溪組黑色頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)母質(zhì)均來(lái)源于低等生物，如浮游藻類、浮游動(dòng)物和細(xì)菌等[13]。這些低等生物有機(jī)質(zhì)遺體極易在沉積和埋藏過(guò)程遭受降解作用，其生物形貌和組織結(jié)構(gòu)特征難以完整保存，特別是五峰—龍馬溪組黑色頁(yè)巖中瀝青隨機(jī)反射率(BRo)范圍為2.73%～3.30%，其等效鏡質(zhì)體反射率(EqVRo)為2.83%～3.38%(表1)，處于高-過(guò)成熟熱演化階段[16, 20-22]，有機(jī)組分已經(jīng)遭受了強(qiáng)烈的熱降解過(guò)程，加之這些顯微組分形體小、含量低，給黑色頁(yè)巖顯微組分的識(shí)別與分類帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

由于五峰—龍馬溪組頁(yè)巖氣的商業(yè)開采，大量學(xué)者對(duì)該套頁(yè)巖的有機(jī)巖石學(xué)進(jìn)行了研究，并取得了一系列成果。一些學(xué)者將五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)籠統(tǒng)地劃分為沉積有機(jī)質(zhì)和遷移有機(jī)質(zhì)[11]，或筆石和瀝青[20]。也有一些學(xué)者為了研究五峰—龍馬溪組頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)成熟度，從該套頁(yè)巖中識(shí)別出了筆石、鏡狀體和瀝青[16, 21-22]。陶樹等將中上揚(yáng)子地區(qū)中組合為高-過(guò)成熟烴源巖的顯微組分劃分為藻類組、腐泥組、動(dòng)物有機(jī)組和

表1 樣品基本信息和有機(jī)地球化學(xué)數(shù)據(jù)

熱變組(次生組)[15]。鐘寧寧和秦勇對(duì)我國(guó)古生界碳酸鹽巖顯微組分進(jìn)行了十分系統(tǒng)的研究，將顯微組分劃分為三大類：即外源類(陸源的)、內(nèi)源類(海相的)和次生類(成巖的)，并對(duì)每一類顯微組分進(jìn)行了細(xì)分[13]。本文主要參考鐘寧寧和秦勇提出的分類方案[13]，并根據(jù)研究區(qū)黑色頁(yè)巖中可識(shí)別的顯微組分，提出以下分類方案(表2)。五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中缺乏外源類顯微組分，僅發(fā)育內(nèi)源類和次生類顯微組分。內(nèi)源類顯微組分可以劃分為海相鏡質(zhì)組、腐泥組和動(dòng)物有機(jī)碎屑組，次生類顯微組分主要由次生組組成。

表2 四川盆地五峰—龍馬溪組頁(yè)巖顯微組分分類

3.2 顯微組分基本特征

3.2.1 海相鏡質(zhì)組

Buchardt和Lewan最早在研究Alum頁(yè)巖時(shí)提出了類鏡質(zhì)體(vitrinite-like)這一名詞，并對(duì)其進(jìn)行了特征描述，發(fā)現(xiàn)該顯微組分輪廓清晰鮮明，兩端常呈棱角狀，部分似顆粒狀，表面光滑，反射光下光性特征與鏡質(zhì)體相似，在成熟度不高時(shí)透射色也與鏡質(zhì)體類似[24]。其后，中國(guó)學(xué)者也在早古生代海相頁(yè)巖發(fā)現(xiàn)了這種透鏡狀、條帶狀且結(jié)構(gòu)均一的類似鏡質(zhì)體的顯微組分[7, 25]，并稱之為鏡狀體[21, 26]或海相鏡質(zhì)體(marine vitrinite)[13-14]。

鐘寧寧和秦勇將海相鏡質(zhì)組劃分為三類：結(jié)構(gòu)海相鏡質(zhì)體、無(wú)結(jié)構(gòu)海相鏡質(zhì)體和碎屑海相鏡質(zhì)體[13]。但是，五峰—龍馬溪組黑色頁(yè)巖處于高-過(guò)成熟熱演化階段，僅觀察到了無(wú)結(jié)構(gòu)海相鏡質(zhì)體(圖2)。根據(jù)無(wú)結(jié)構(gòu)海相鏡質(zhì)體的形態(tài)特征，五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中主要發(fā)育兩種海相鏡質(zhì)體：第一種呈渾圓狀、邊緣清晰，具有較強(qiáng)的光反射能力，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較均一，表面光滑，多呈孤立狀分散于頁(yè)巖基質(zhì)中(圖2(a))。仰云峰稱之為瀝青A[20]。第二種呈透鏡狀或條帶狀，兩端呈棱角狀，邊緣較清晰，有時(shí)邊緣也呈絮狀，具有較強(qiáng)的光反射能力，表面呈弱微?；?，且此種海相鏡質(zhì)體長(zhǎng)軸方向多與頁(yè)巖層面平行(圖2(b))?？傮w而言，海相鏡質(zhì)組在五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中并不廣泛發(fā)育。

圖2 五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中海相鏡質(zhì)組的有機(jī)巖石學(xué)特征Fig.2 Microphotographs of organic petrological characteristics of the marine vitrinite group in the Wufeng-Longmaxi Formation shale(a)海相鏡質(zhì)體呈渾圓狀、孤立分布,頁(yè)巖礦物晶間孔中充填大量次生瀝青體(樣品DY5-03)；(b)中部海相鏡質(zhì)體呈條帶狀、順層發(fā)育，上側(cè)邊緣清晰，下側(cè)邊緣呈絮狀(樣品DY5-04)

圖3 五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中腐泥組的有機(jī)巖石學(xué)特征Fig.3 Microphotographs of organic petrological characteristics of the sapropelinite group in the Wufeng-Longmaxi Formation shale(a)腐泥體呈無(wú)定形狀的團(tuán)塊，邊緣不清晰，內(nèi)部含有大量的黏土礦物。頁(yè)巖孔隙空間中發(fā)育有大量的次生瀝青(樣品JY4-05)；(b)腐泥體呈無(wú)定形狀，僅可見(jiàn)大致的輪廓，與周邊礦物基質(zhì)中在礦物和有機(jī)質(zhì)發(fā)育特征上存在明顯差異；腐泥體內(nèi)部由大量細(xì)小的有機(jī)質(zhì)和黏土礦物組成，還可見(jiàn)少量粒徑較大的次生瀝青，呈無(wú)定形狀(樣品PS1-03)

關(guān)于海相鏡質(zhì)體的成因，目前主要存在三種觀點(diǎn)。第一種是由各種類型動(dòng)物有機(jī)碎屑和固體瀝青組成，僅光性上類似于鏡質(zhì)體[27]。Petersen等認(rèn)為Alum頁(yè)巖中海相鏡質(zhì)體顆?？赡苁枪P石的碎片[28]。第二種是它來(lái)源于藻類或細(xì)菌殘?bào)w及其降解產(chǎn)物熱解成烴后的原地殘留物[26, 29]。第三種是形成于海相藻類、細(xì)菌等生物中纖維素的凝膠化作用[30]。從形態(tài)上觀察，渾圓狀海相鏡質(zhì)體可能屬于某類浮游動(dòng)物的有機(jī)碎屑；條帶狀海相鏡質(zhì)體可能與海相低等生物(尤其是藻類)的腐殖化作用有關(guān)，且在埋藏過(guò)程中遭受微生物降解和熱降解，在海相鏡質(zhì)體邊緣形成莓球狀黃鐵礦，絮狀邊緣可能也與熱降解作用生排烴有關(guān)(圖2(b))。這種條帶狀海相鏡質(zhì)體也在古生界—前寒武系頁(yè)巖中廣泛發(fā)育[18, 31]。

3.2.2 腐泥組

腐泥組主要是由浮游藻類等低等植物在厭氧菌的參與作用下經(jīng)腐泥化作用而形成的顯微組分[13]。藻類物質(zhì)內(nèi)部的生物結(jié)構(gòu)會(huì)由于腐泥化作用的不斷加深而逐漸消失，變成只具有藻類輪廓的團(tuán)塊，團(tuán)塊也可能會(huì)進(jìn)一步發(fā)生降解，破碎成碎屑狀態(tài)，經(jīng)成巖作用轉(zhuǎn)變成腐泥組[13]。一般而言，腐泥組具有最強(qiáng)的生烴能力，在熱成熟的作用下，腐泥組會(huì)形成大量的烴類物質(zhì)，一部分烴類物質(zhì)會(huì)被排出，另一部分烴類物質(zhì)會(huì)滯留于頁(yè)巖孔隙中，尤其是一些重質(zhì)烴類組分會(huì)滯留在頁(yè)巖孔隙空間中，并逐漸轉(zhuǎn)化為次生瀝青[19]。

四川盆地五峰—龍馬溪組黑色頁(yè)巖總體處于高-過(guò)成熟熱演化階段，具有生物結(jié)構(gòu)的藻質(zhì)體已經(jīng)很難被觀察到，大部分藻類已經(jīng)熱降解為無(wú)結(jié)構(gòu)且無(wú)固定形態(tài)的顯微組分，即無(wú)結(jié)構(gòu)腐泥體[13]。五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中主要發(fā)育兩種無(wú)結(jié)構(gòu)腐泥體：第一種腐泥體容易與黏土礦物相互混雜在一起，呈無(wú)定形的團(tuán)塊狀，內(nèi)部破碎雜亂，反射光呈灰白色，有機(jī)質(zhì)表面較粗糙(圖3(a))；第二種腐泥體的藻類前身物可能已經(jīng)完全遭受熱降解，但整體仍呈現(xiàn)出十分模糊的輪廓，細(xì)小有機(jī)質(zhì)與細(xì)粒礦物基質(zhì)(可能為黏土礦物)密切伴生，生成的烴類物質(zhì)充填于鄰近的晶間孔中，呈無(wú)定形狀，表現(xiàn)出次生瀝青的特征(圖3(b))。這種腐泥體反射光呈灰白色至灰黃色，部分內(nèi)部呈微?；??？傮w而言，無(wú)結(jié)構(gòu)腐泥體在五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中大量分布，一般頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)含量越高，這類顯微組分的比例也越高。

3.2.3 動(dòng)物有機(jī)碎屑組

動(dòng)物有機(jī)碎屑組指光學(xué)可見(jiàn)的各類動(dòng)物有機(jī)體的碳化殘余[13]。金奎勵(lì)等將其命名為動(dòng)物有機(jī)體，并細(xì)分為動(dòng)物碎屑體和動(dòng)物軟體[32]。陶樹等將其命名為動(dòng)物有機(jī)組，并細(xì)分為動(dòng)物皮層體和蟲顎體[15]。這類顯微組分在古生界頁(yè)巖中廣泛存在[33]。在五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中，可以識(shí)別出來(lái)的動(dòng)物有機(jī)碎屑組主要包括：筆石表皮體、幾丁蟲和放射蟲有機(jī)碎屑體(圖4)。

3.2.3.1 筆石表皮體

筆石動(dòng)物是一種存在于中寒武世至早石炭世的海洋漂浮生物，由胎管和胞管組成，二者的不同連接組合構(gòu)成筆石的多種枝狀形態(tài)[34]，其分泌的外骨骼被稱為筆石體。筆石體外表皮的抗降解能力較強(qiáng)，易于保存，且在全球范圍內(nèi)古生界頁(yè)巖中廣泛發(fā)育[17, 33, 35]，特別發(fā)育于奧陶系和志留系的頁(yè)巖中[16-17, 36]。

筆石表皮體也是五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中最常見(jiàn)的顯微組分,與頁(yè)巖氣形成演化存在成因上的聯(lián)系[37](圖4(a)—(d))，它主要由筆石體的囊壁所形成，顯微鏡下可分為粒狀筆石表皮體和非粒狀筆石表皮體，其中以非粒狀表皮體為主(圖4(a)—(d))。粒狀筆石表皮體主要呈長(zhǎng)條狀，且常發(fā)生破碎，呈碎屑狀，具有微粒結(jié)構(gòu)，表面粗糙，具有一定的光學(xué)各向異性(圖4(a))。非粒狀筆石表皮體也呈現(xiàn)為長(zhǎng)條狀、碎屑狀(圖4)，也有部分呈片狀，其多樣的形貌特征可能與切片方向不同有關(guān)[16]。非粒狀筆石表皮體內(nèi)部結(jié)構(gòu)均一，表面較光滑，部分筆石表皮體內(nèi)部可見(jiàn)清晰的環(huán)帶狀紡錘層(圖4(b)和(c))，具有一定的光學(xué)各向異性，表現(xiàn)出波狀消光的特征(圖4(b)—(d))。筆石表皮體內(nèi)部也經(jīng)?？梢?jiàn)大量的莓球狀黃鐵礦(圖4(d))，這可能與埋藏過(guò)程中遭受細(xì)菌的降解作用有關(guān)[38]。此外，筆石表皮體存在閉合或不閉合的壓扁環(huán)狀(圖4(c))，推測(cè)其為筆石囊壁腔體，腔體內(nèi)部的軟體組織被細(xì)菌降解之后，發(fā)生黃鐵礦化，殘留腔體中的有機(jī)質(zhì)與長(zhǎng)條狀筆石表皮體特征相似。

3.2.3.2 幾丁蟲殼壁體

幾丁蟲殼壁體由幾丁蟲的有機(jī)質(zhì)空心囊壁所形成[13]。五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中發(fā)育有少量的幾丁蟲殼壁體，主要見(jiàn)于五峰組頁(yè)巖中。顯微鏡下，完整的幾丁蟲殼壁體包括口管(Oral tube)、腔體(Chamber)和尾端(Appendices)(圖4(e))。但是，在上覆地層的壓實(shí)作用下，幾丁蟲的腔體可能會(huì)消失，呈現(xiàn)出長(zhǎng)條狀，中間仍可見(jiàn)接觸線(圖4(f))。幾丁蟲殼壁體內(nèi)部結(jié)構(gòu)較均一，具有較強(qiáng)的反射光能力，且具有一定的光學(xué)各向異性，與非粒狀筆石表皮體光性特征相似，表現(xiàn)出波狀消光特征。

3.2.3.3 放射蟲有機(jī)碎屑體

放射蟲屬于一種低等浮游動(dòng)物，具有硅質(zhì)外壁，經(jīng)?？梢?jiàn)于五峰組和龍馬溪組下部硅質(zhì)頁(yè)巖和硅質(zhì)巖中，被認(rèn)為是華南地區(qū)五峰—龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖中石英的主要來(lái)源[39]。放射蟲有機(jī)碎屑體多呈圓形或碎片狀，且被石英礦物所環(huán)繞(圖4(g)和(h))。其內(nèi)部有機(jī)質(zhì)呈細(xì)粒狀，掃描電鏡揭示為細(xì)粒狀有機(jī)質(zhì)與大量微晶石英相伴生[39]，為生物石英成巖作用的產(chǎn)物。

3.2.4 次生組

沉積有機(jī)質(zhì)被埋藏之后，在地溫、壓力或構(gòu)造應(yīng)力等因素的作用下發(fā)生歧化反應(yīng)，生成結(jié)構(gòu)、形態(tài)及產(chǎn)狀等方面完全不同于原生顯微組分的新的顯微組分，稱之為次生組[13]，頁(yè)巖中主要發(fā)育次生瀝青體。次生瀝青體在古生界及前寒武系頁(yè)巖及儲(chǔ)層中廣泛發(fā)育[18, 40-42]。但是，頁(yè)巖中的次生瀝青體具有很多命名，例如：陶樹等稱之為碳瀝青體，并根據(jù)其產(chǎn)狀特征，將其細(xì)分為同層瀝青和儲(chǔ)層瀝青[15]；羅情勇等稱之為源內(nèi)次生固體瀝青[16]；仰云峰稱之為瀝青B[20]；Cardott等稱之為后油瀝青(post-oil solid bitumen)[40]；部分學(xué)者也將其命名為微粒體，即細(xì)粒狀的(直徑在1 μm左右)次生顆粒[7, 43]。從成因上來(lái)說(shuō)，它們都屬于干酪根裂解生油或者滯留油裂解后殘留在頁(yè)巖孔隙空間中的固體瀝青。

圖5 五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中次生組的有機(jī)巖石學(xué)特征Fig.5 Microphotographs of organic petrological characteristics of the secondary group in the Wufeng-Longmaxi Formation shale(a)次生瀝青充填于礦物晶間孔中，呈多邊形狀(樣品PS1-03)；(b)次生瀝青賦存于礦物(可能為自生石英)所包裹的孔隙空間中(中部半圓指示)，呈團(tuán)塊狀，內(nèi)部顯示出明顯的粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)；部分次生瀝青賦存于剛性礦物骨架邊緣的孔隙空間中(右側(cè)圓圈指示)(樣品DY5-10)；(c)次生瀝青賦存于層狀黏土礦物的格架孔中(樣品PS1-18)；(d)次生瀝青呈分散狀賦存于頁(yè)巖基質(zhì)中，依稀可見(jiàn)呈條帶狀，順層發(fā)育(樣品DY5-01)

次生瀝青體缺乏具體的形貌特征，其形貌完全取決于賦存孔隙空間的形狀，故常呈多邊形狀(圖5(a))、團(tuán)塊狀、帶狀(圖5(b))、長(zhǎng)條狀(圖5(c))和不規(guī)則狀(圖5(d))等。顯微鏡下，次生瀝青體反射光的能力較筆石表皮體弱，表現(xiàn)出灰白色、灰黃色，反射率偏低，BRo值為2.73%～3.30%，具有一定的光學(xué)各向異性(圖5(a))。但是，部分次生瀝青具有明顯的粒狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的光學(xué)各向異性，這與儲(chǔ)層中固體瀝青的光學(xué)性質(zhì)十分相似[41]，可能與瀝青中間相球體演化密切相關(guān)。另外，在五峰—龍馬溪組頁(yè)巖和基質(zhì)中均可見(jiàn)粒徑細(xì)小的、分散狀的次生瀝青體，可稱之為“基質(zhì)分散狀瀝青體”，即所謂的“微粒體”，它們或少量分布(圖5(b))，也可以大量集中分布(圖5(d))。在一些有機(jī)質(zhì)含量較高的頁(yè)巖中，這些大量分散狀、無(wú)定形狀的次生瀝青體可呈現(xiàn)出弱的定向性，可能順層分布(圖5(d))。這種次生瀝青體可能為腐泥組(特別是藻質(zhì)體)熱降解生烴后的殘留物和次生瀝青的混合物。

4 有機(jī)質(zhì)類型

由于五峰—龍馬溪組頁(yè)巖樣品處于高-過(guò)成熟度階段(表1)，遭受過(guò)強(qiáng)烈的熱降解過(guò)程，其中腐泥組與次生組在一定情況下難以清晰分辨。通過(guò)統(tǒng)計(jì)五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中腐泥組+次生組、動(dòng)物有機(jī)碎屑組、海相鏡質(zhì)組的相對(duì)含量(表3)，以這三者為端元進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，眾多

圖6 四川盆地五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中顯微組分三角圖(單位：%)Fig.6 Ternary plot for the various organic macerals in the Wufeng-Longmaxi Formation shale from the Sichuan Basin (unit:%)A.腐泥組+次生組；B.動(dòng)物有機(jī)碎屑組；C.海相鏡質(zhì)組

表3 五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中各顯微組分相對(duì)含量

樣品都靠近腐泥組+次生組端元，其相對(duì)含量通常大于50%(圖6)，有機(jī)質(zhì)類型應(yīng)為Ⅰ型干酪根，生烴潛力大；頁(yè)巖樣品中動(dòng)物有機(jī)碎屑組端元的相對(duì)含量變化較大，處于5% ～ 50%(圖6)，這與頁(yè)巖中筆石表皮體的分布密切相關(guān)。筆石表皮體在掃描電鏡下并不發(fā)育有機(jī)質(zhì)孔隙[8, 11]，其性質(zhì)可能類似于Ⅲ型干酪根，具有一定的生氣潛力；頁(yè)巖樣品中海相鏡質(zhì)組的相對(duì)含量較低，最高為15.5%(圖6，表3)，且其性質(zhì)類似于鏡質(zhì)體，具有有限的生氣能力，被認(rèn)為是Ⅲ型干酪根[13-14]。根據(jù)有機(jī)質(zhì)顯微組分原始母質(zhì)種類為依據(jù)，本次研究的頁(yè)巖樣品原始有機(jī)質(zhì)類型均為腐泥型(Ⅰ-Ⅱ1)干酪根[44]。由于目前尚無(wú)全部以低等生物為生源母質(zhì)的早古生代烴源巖有機(jī)質(zhì)類型指數(shù)的計(jì)算方法[15]，而且多數(shù)有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)已經(jīng)在高-過(guò)成熟階段失去了對(duì)比意義，因此，有機(jī)質(zhì)類型劃分難以進(jìn)行量化描述。

圖7 四川盆地五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中顯微組分的相對(duì)含量與有機(jī)地球化學(xué)參數(shù)的交匯圖 Fig.7 Scatter plots of relative contents of organic macerals and organic geochemical parameters of the Wufeng-LongmaxiFormation shale from Sichuan Basin(a)δ13Corg與腐泥組+次生組相對(duì)含量關(guān)系；(b)δ13Corg與動(dòng)物有機(jī)碎屑組相對(duì)含量關(guān)系；(c)δ13Corg與TOC關(guān)系；(d)腐泥組+次生組相對(duì)含量與TOC關(guān)系

由于干酪根碳同位素(δ13Corg)在熱演化過(guò)程中的分餾效應(yīng)不顯著，被認(rèn)為可以用于有機(jī)質(zhì)類型劃分[15, 44-45]。Schoell研究了中歐地區(qū)眾多盆地干酪根碳同位素特征，發(fā)現(xiàn)了如下規(guī)律：Ⅰ型干酪根的δ13C值一般小于-28‰，過(guò)渡型干酪根的δ13C值為-28‰～-25‰，Ⅲ型干酪根的δ13C值大于等于-26 ‰[45]。黃籍中提出了更為詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)：Ⅰ型干酪根的δ13C值小于-30 ‰，Ⅱ1干酪根的δ13C值為-30‰～-28‰，Ⅱ2型干酪根的δ13C值為-28‰～-26‰，Ⅲ型干酪根的δ13C值大于等于-26‰[46]。在本次研究中，頁(yè)巖樣品的δ13Corg值與腐泥組+次生組相對(duì)含量之間呈中等負(fù)相關(guān)性(圖7(a))，而與動(dòng)物有機(jī)碎屑組相對(duì)含量之間呈中等正相關(guān)性(圖7(b))，表明δ13Corg值明顯受到了顯微組分的影響，因而δ13Corg值可以用于有機(jī)質(zhì)類型劃分。本次研究主要采用黃籍中對(duì)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[46]，可以發(fā)現(xiàn)五峰—龍馬溪組頁(yè)巖樣品的δ13Corg值絕大多數(shù)小于-30‰(表1)，顯示有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ-Ⅱ1型干酪根為主，這與上文的有機(jī)巖石學(xué)研究結(jié)果大體一致。此外，五峰—龍馬溪組頁(yè)巖的腐泥組+次生組相對(duì)含量與TOC之間呈弱的正相關(guān)性(圖7(d))，表明腐泥組和次生組對(duì)頁(yè)巖的有機(jī)質(zhì)組成具有重要貢獻(xiàn)；而且樣品頁(yè)巖的δ13Corg值與TOC值呈很好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明有機(jī)質(zhì)含量越高，有機(jī)質(zhì)類型越好，而動(dòng)物有機(jī)碎屑組含量越高，有機(jī)質(zhì)類型越差。此外，五峰—龍馬溪組頁(yè)巖的δ13Corg與TOC值呈較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明樣品頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)含量越高，有機(jī)質(zhì)類型也越好，生烴潛力也越大(圖7(c))。

5 結(jié) 論

(1)四川盆地五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中顯微組分主要包括內(nèi)源類和次生類顯微組分。其中，內(nèi)源類顯微組分由海相鏡質(zhì)組、腐泥組和動(dòng)物有機(jī)碎屑組組成，次生類顯微組分主要由次生組組成。海相鏡質(zhì)組由無(wú)結(jié)構(gòu)海相鏡質(zhì)體組成，呈渾圓狀或長(zhǎng)條狀，具有強(qiáng)的光反射能力，但分布并不廣泛；腐泥組主要由無(wú)結(jié)構(gòu)腐泥體組成，為藻類遭受熱降解過(guò)程而形成的無(wú)結(jié)構(gòu)且無(wú)固定形態(tài)的顯微組分，在富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中廣泛分布；動(dòng)物有機(jī)碎屑組主要包括筆石表皮體、幾丁蟲和放射蟲有機(jī)碎屑體；次生組由次生瀝青體組成，廣泛分布在頁(yè)巖基質(zhì)孔隙中，呈無(wú)固定形狀。

(2)四川盆地五峰—龍馬溪組頁(yè)巖中主要發(fā)育腐泥組和次生組，其次為動(dòng)物有機(jī)碎屑組和海相鏡質(zhì)組。其中，腐泥組和次生組生烴潛力大，類似于I型干酪根；而動(dòng)物有機(jī)碎屑組和海相鏡質(zhì)組僅具有有限的生氣能力，類似于Ⅲ型干酪根。五峰—龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ-Ⅱ1型干酪根為主，腐泥組和次生組含量越高，有機(jī)質(zhì)類型越好，其生烴潛力越大。